Application of Storage Location Assignment Problem Using Rolling Horizon Approach and Hybrid Sequence Stacking Algorithm

Abstract

This study focuses on the problem of operational decision making for stacking of outgoing containers. A container station has multiple interfaces in the global transport network. Containers are temporarily stored in ports to explain differences in the arrival time of sea and land carriers. Incoming and outgoing container operations are different. The incoming containers arrive at the shipyard in large batches but depart from the shipyard in unpredictable rows one by one when requested. This leads to unforeseen time losses. Containers leaving the port depart as expected but arrive in a random order. They must be loaded according to a strict storage plan to ensure stability of the ships and meet the loading requirement - this is indicated by the destination and the size of the containers. The storage location assignment for incoming containers is very important in terms of improving the efficiency of container transport and reducing the turnaround time of a ship. For this reason, this problem should be examined in detail and effective solution methods should be found. There are many planning periods horizon. This leads to uncertainty. To overcome this uncertainty, the rolling horizon approach is used. In this study, 13 planning period horizons are taken into account. Each day was divided into 4 periods of 6 hours each. Therefore, a storage location plan is created for the next 12 periods in each period. Only the first period of the plan is executed and at the end of the first period a new plan is created based on the latest information. Hybrid Sequence Stacking Algorithm was used to solve these plans. The performance of the method used in the solution of the problem considered in this study is evaluated according to the number of rehandle operation. The less this number, the more successful the method. As a result of the application, only 3 of 13 periods needed to be rehandle operation.

Keywords

• Storage Management
• Storage Location Assignment
• Rolling Horizon Approach
• Heuristics
• Hybrid Sequence Stacking Algorithm
• Container Placement

Katman Kaydırma Yaklaşımı ve Hibrit Dizi İstifleme Algoritması Kullanarak Depolama Konumu Atama Probleminin Uygulanması

Öz

Bu çalışma giden konteynerlerin istiflenmesinde operasyonel karar verme problemine odaklanmaktadır. Bir konteyner istasyonu küresel ulaşım ağında birden fazla ara yüzü vardır. Konteynerler deniz ve kara taşıyıcıların varış zamanlarındaki farklılıkları açıklamak için limanlarda geçici olarak depolanırlar. Gelen ve giden konteyner operasyonları farklıdır. Gelen konteynerler tersaneye tahminen büyük yığınlar halinde ulaşırlar, ama tersaneden talep edildiklerinde birer birer tahmin edilemeyen sıralarda yola çıkarlar. Bu durum öngörülmeyen zaman kayıplarına sebep olur. Limandan ayrılan konteynerler tahmin edildiği gibi yola çıkarlar ama rasgele bir sırada varış yaparlar. Onlar, gemilerin kararlılığını sağlayabilmek ve yükleme gereksinimini karşılayabilmek için -bu durum varış yeri ve konteynerlerin boyutu (büyüklüğü) ile belirtilir- katı bir depolama planına göre yüklenmelidir. Gelen konteynerler için depolama konumu ataması konteyner taşımacılığının verimliliğinin geliştirilmesi ve bir geminin etrafta dolaşma süresinin azaltılması açısından çok önemlidir. Bu nedenden dolayı bu problemin detaylıca incelenmesi ve etkin çözüm yöntemlerinin bulunması gerekir. Çok sayıda planlama periyodu katmanı vardır. Bu durum belirsizliğe yol açar. Bu belirsizliği aşmak amacıyla katman kaydırma yaklaşımı (Rolling Horizon Approach) kullanılmaktadır. Çalışmada 13 planlama periyodu katmanı dikkate alınmıştır. Her bir gün 6 saatlik 4 periyoda bölünmüştür. Bundan dolayı her bir periyotta gelecek 12 periyot için depolama konumu planı oluşturulur. Planın sadece ilk periyodu yürütülür ve ilk periyodun sonunda en son bilgilere dayanılarak yeni bir plan oluşturulur. Bu planların çözümünde hibrit dizi istifleme algoritması kullanılmıştır. Bu çalışmada dikkate alınan problemin çözümünde kullanılan yöntemin performansı yeniden taşıma sayısına göre değerlendirilir. Bu sayı ne kadar az ise yöntem o kadar başarılıdır. Yapılan uygulama sonucunda 13 periyodun sadece 3 tanesinde yeniden taşıma işlemine gerek duyulmuştur. 

Anahtar Kelimeler

• Depo Yönetimi
• Depolama Konumu Atama
• Katman Kaydırma Yaklaşımı
• Sezgisel Yöntemler
• Hibrit Dizi İstifleme Algoritması
• Konteyner Yerleştirme

Kaynakça

1. Chen, L. & Lu, Z. (2012). The storage location assignment problem for outbound containers in a maritime terminal. International Journal of Production Economics, 135 (1), 73-80.
2. Chen, L. & Langevin A. (2009). Determining the storage location for outbound containers in a maritime terminal. Industrial Engineering and Engineering Management (IEEM 2009). IEEE International Conference on. 8-11 Dec. 2009, Hong Kong, pp.543-547.
3. Dekker R., Voogd P., & van Asperen E. (2006). Advanced methods for container stacking. OR Spectrum, vol. 28, no. 4, 563–586.
4. Kim, K. H. & Kim, K. Y. (2007). Optimal price schedules for storage of inbound containers. Transport Research Part B, vol. 41, no. 8, 892–905.
5. Taleb-Ibrahimi, M., Castilho B., & Daganzo, C. F. (1993). Storage space vs handling work in container terminals. Transportation Research Part B, vol. 27, no. 4, 13-32.
6. Preston, P. & Kozan, E. (2001). An approach to determine storage locations of containers at seaport terminals. Computers & Operations Research, vol. 28, no. 10, 983-995.